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废水处理种植蔬菜,这道菜还能吃吗?

????本文来自微信公众号:我是科学家iScientist(ID:IamaScientist),作者:小白兔,编辑:Yuki众所周知,现在我们正处在人口爆炸的时代。人越来越多,需要吃的东西也越来越多,种粮食、蔬菜需要的水资源也越来越多。与此同时,清洁的水资源却越来越有限。怎么办呢?有人就想到:不如我们变废为宝,处理一下废水来浇菜地吧!实际上,2004年就有调查发现,在以色列,再生水(经过处理的废水)已经占了农业灌溉用水的半壁江山;在西班牙,17%的灌溉用水是再生水;在加州,这个数字则是6%。谁知道这些菜是由什么水浇灌长成的?图片来源:Daniel Fazio, Unsplash为了回答这一问题,科研人员们展开了一系列研究。药物污染首先出场的是以色列的科学家,他们的研究对象是废水浇灌蔬菜中残留的药物:卡马西平(一种抗惊厥药物)。这种药物在再生水中普遍被检出,在土壤中也能存留很久,还能被植物吸收。再生水中的卡马西平通过蔬菜进入了人体。图片来源:参考文献[5]在为期一周的实验中,研究者们召集了34名志愿者,随机地给一部分人吃再生水灌溉的蔬菜,另一部分则吃净水灌溉的蔬菜,并持续监测志愿者尿液中卡马西平及其代谢物的含量,同时检测了不同灌溉方式下的蔬菜。在参与实验的蔬菜中,黄瓜、生菜、欧芹、辣椒和西红柿都是再生水灌溉的受害者,再生水灌溉的蔬菜内的卡马西平的含量比净水灌溉的显着增高。只有胡萝卜勉强合格。研究者们还发现,虽然部分志愿者在实验开始时,尿液中就出现了卡马西平(由于个人健康原因正在服药),但食用净水灌溉蔬菜的志愿者们尿液中卡马西平的量并没有变化。也就是说,在这些志愿者当中,实验开始时尿液中已经出现卡马西平的人,在实验结束时尿液卡马西平的含量并没有升高,实验开始时尿液中没有卡马西平的人,在实验结束时也没有出现尿液含卡马西平的情况。而食用再生水灌溉蔬菜的志愿者们,不论实验开始时尿液中是否出现卡马西平,在实验结束时无一例外地都在尿检中发现了卡马西平。当然,因食用再生水灌溉蔬菜而在尿液中出现药物的量远低于服药时的水平,但是这依然反映出再生水灌溉使消费者们暴露在了药物污染中。病毒感染然后是来自美国的病毒科学家,他们使用数学模型,评估不同人群食用未经消毒的再生水灌溉蔬菜(花椰菜、包菜、黄瓜和生菜)后暴露于肠道病毒中的风险。他们发现不同人群食用蔬菜的习惯也大相径庭:亚洲人吃蔬菜最多,美国本土印第安人明显少吃包菜和生菜,而黑人黄瓜吃得少。市场上琳琅满目的蔬菜。图片来源:Lou Liebau,Unsplash尽管如此,各类人群通过食用蔬菜感染肠道病毒的风险差距却很小,但亚洲人的确因为吃菜最多而风险最大。由于这项研究并没有将蔬菜处理方式纳入考虑范围,一并默认生吃。所以理论上亚洲人因为良好的洗菜和炒菜习惯可以扳回一局。重金属污染接下来是来自亚非两洲的重金属研究者们,摄入重金属可能对人体造成严重后果,除了人们熟知的致癌,还会导致神经、骨骼、循环系统、内分泌以及免疫系统的损伤,并且可能破坏肝、肾、肺的正常功能。如果这些蔬菜中含有重金属,它们鲜艳的颜色还能唤起你的食欲吗?图片来源:Louis Hansel, Unsplash在肯尼亚的锡卡,科学家们对Makongeni市场的再生水灌溉蔬菜进行了重金属离子(铜、锌、镉、镍、铅)检测,一同被检测的还有淤泥和再生水。这次参与检测的羽衣甘蓝、菠菜和香菜都合格了,符合世界卫生组织推荐的重金属含量要求。然而科学家强调,定期清理淤泥对于防止重金属离子富集,造成作物污染十分重要。在孟加拉国的研究与锡卡类似,检测了27个样本,9种再生水灌溉作物中铅、镍和砷的含量,结果全部合格。科学家们发现,铅含量最高的是苋菜叶,其他重金属含量最高的蔬菜是黄麻叶。重金属含量最低、最安全的作物则是青木瓜。而在阿尔及利亚的很多地方,未被处理的污水流入了河流,被当地农场直接用于灌溉诸如生菜、胡萝卜等多种生食蔬菜,因此政府立法强制进行污水处理,再生水方可进行灌溉,以降低农产品和环境中的病原体和污染物。研究者们就选择了一个有污水处理厂的城市,检测再生水灌溉作物(土豆、西红柿和黄瓜)中铜、锌、铅、镉的含量,并与阿尔及利亚的其他地区农作物对比。结果出乎意料:再生水灌溉蔬菜的重金属含量反而比别处低,食用这种蔬菜可以减少高达85%的重金属日摄入量。这大概就是“只要处理做得好,废水也能变成宝”?污水处理厂。图片来源:Ivan Bandura, Unsplash蔬菜中的营养成分和化学物质还有的废水可能不用处理就是宝,例如啤酒废水,理论上不仅不含有毒物质,还含有很多有机物和植物生长所需的营养。在山东某啤酒厂附近,就有研究者们设置了三处试验田:清水灌溉、废水灌溉和清废混合灌溉进行,他们种了韭菜、大葱、小白菜、莴苣、土豆、包菜六种作物。啤酒厂的一角。图片来源:Elevate,Unsplash在丰收的季节,研究者们检测了三块试验田作物的维生素C、硝酸盐和亚硝酸盐的含量,发现啤酒废水灌溉能显着提升莴苣、土豆和包菜的维生素C含量,这看起来是个好消息。不过另一方面,废水提高了小白菜、莴苣和包菜中硝酸盐的含量,增加了韭菜和土豆的亚硝酸盐含量。只有大葱则坚定地表示:不管你浇什么水,我该怎么长还怎么长。污水中的塑料瓶。图片来源:Louis Hansel,Unsplash总地来说,现今的人类是很难绕过废水处理后成为农业用水的生产模式了。诸多研究发现表明,再生水灌溉有利有弊,不能简单地一概而论,关键问题也很清晰:污水该如何处理?处理后的再生水是否能达到灌溉标准?中国沈阳、天津、白银都曾饱受污水灌溉留下的重金属污染之苦,像这样使用未经处理或即使经过处理也未达标的富含污染物的农业用水,无异于饮鸩止渴。实例表明,只有处理得当,再生水才能在保证人类健康的前提下稍稍缓解地球水资源的压力。参考文献:[1]Cherfi, A., Achour, M., Cherfi, M., Otmani, S., & Morsli, A. (2015). Health risk assessment of heavy metals through consumption of vegetables irrigated with reclaimed urban wastewater in Algeria. Process Safety and Environmental Protection, 98, 245-252.[2]Hamilton, A., Stagnitti, F., Premier, R., Boland, A., & Kroiss, H. (2006). Is the risk of illness through consuming vegetables irrigated with reclaimed wastewater different for different population groups? Water Science & Technology, 54(1-12), 379-386.[3]Mohammad Shakhaoat Hossain, Fahad Ahmed, Abu Tareq Mohammad Abdullah, Mohammad Ahedul Akbor, & Mohammad Aminul Ahsan. (2015). [4]Public Health Risk Assessment of Heavy Metal Uptake by Vegetables Grown at a Waste-water-Irrigated Site in Dhaka, Bangladesh.?Journal of Health and Pollution,?5(9), 78-85.[5]Njuguna, Makokha, Yan, Gituru, Wang, Wang (2018) Health risk assessment by consumption of vegetables irrigated with reclaimed waste water: A case study in Thika (Kenya).?Journal of environmental management231:576-581[6]Paltiel, O., Fedorova, G., Tadmor, G., Kleinstern, G., Maor, Y., & Chefetz, B. (2016). Human Exposure to Wastewater-Derived Pharmaceuticals in Fresh Produce: A Randomized Controlled Trial Focusing on Carbamazepine. Environmental Science & Technology, 50(8), 4476-82.[7]李光德,于金凤,朱鲁生,王玉军,徐玉新,姜咏栋。 啤酒废水灌溉对6种蔬菜硝酸盐亚硝酸盐含量的影响。1995, 14(2): 56-58.

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